基于GPRS通訊的燃?xì)夤芫W(wǎng)SCADA系統(tǒng)設(shè)計(jì)

許參 馮健

【摘要】通過GPRS的通訊系統(tǒng)，進(jìn)一步保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)募皶r(shí)性與準(zhǔn)確性，進(jìn)一步完成系統(tǒng)的管理調(diào)度與實(shí)時(shí)監(jiān)控。GPRS這種通訊模式具有良好的性能與優(yōu)越的價(jià)格，在相關(guān)SCADA系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用空間。本篇文章以無(wú)線傳輸?shù)腉PRS通訊作為前提，針對(duì)擁有更廣泛應(yīng)用空間的SCADA系統(tǒng)進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】GPRS通訊；燃?xì)夤芫W(wǎng)；SCADA系統(tǒng)；設(shè)計(jì)；探討

一、調(diào)度中心

（一）SCADA系統(tǒng)的服務(wù)器

在SCADA的相關(guān)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，不同服務(wù)器所承擔(dān)的任務(wù)是各不相同的。運(yùn)用相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)連接，使得各個(gè)服務(wù)器都可以達(dá)到單獨(dú)運(yùn)行的目的。不但能夠把單臺(tái)服務(wù)器的工作負(fù)擔(dān)減輕，還可以實(shí)現(xiàn)讓各個(gè)功能分開的效果，進(jìn)一步保障整體系統(tǒng)不會(huì)因?yàn)槠渲心骋粋€(gè)服務(wù)器發(fā)生故障而癱瘓。SCADA服務(wù)器包括下面幾種。

（1）Web服務(wù)器。Web服務(wù)器承擔(dān)著Web網(wǎng)絡(luò)任務(wù)發(fā)布的重要責(zé)任，可以有效地把公司各個(gè)系統(tǒng)的應(yīng)用情況與數(shù)據(jù)發(fā)布在相關(guān)網(wǎng)絡(luò)上。

（2）通信處理機(jī)。在SCADA系統(tǒng)當(dāng)中，調(diào)度中心的外網(wǎng)與局域網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)都是經(jīng)由通信處理機(jī)來(lái)負(fù)責(zé)的，運(yùn)用GPRS相關(guān)通信平臺(tái)和遠(yuǎn)程的終端進(jìn)行通信，達(dá)到對(duì)系統(tǒng)通信進(jìn)行優(yōu)化管理與集中相關(guān)數(shù)據(jù)的目的。通信處理機(jī)的位置設(shè)置在機(jī)柜中，其與服務(wù)器同用一個(gè)顯示器。

（3）數(shù)據(jù)服務(wù)器。在SCADA系統(tǒng)中，共配置了兩臺(tái)進(jìn)行雙機(jī)冗余冷備的數(shù)據(jù)處理器，其負(fù)責(zé)對(duì)歷史數(shù)據(jù)及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。其中實(shí)時(shí)處理是針對(duì)系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流進(jìn)行有效處理，運(yùn)用實(shí)時(shí)處理機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的接收，并把其放入相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中，以進(jìn)一步為網(wǎng)絡(luò)工作站提供準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理包括：網(wǎng)絡(luò)的管理、協(xié)議的轉(zhuǎn)換以及與RTU通信的鏈接等。與此同時(shí)，數(shù)據(jù)服務(wù)器還擔(dān)負(fù)著整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換任務(wù)，以有利于對(duì)不同現(xiàn)場(chǎng)的儀表參數(shù)單位以及量程產(chǎn)生的差異進(jìn)行監(jiān)控，有效提供給系統(tǒng)以更加規(guī)范、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式。

（二）工作站

SCADA系統(tǒng)的工作站一般有兩臺(tái)同時(shí)運(yùn)行，操作員站是運(yùn)用歷史數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以及局域網(wǎng)等做通信操作，針對(duì)采集數(shù)據(jù)運(yùn)用工藝圖及曲線等方式向用戶進(jìn)行傳遞。并通過直觀的用戶界面來(lái)對(duì)管網(wǎng)的運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)展現(xiàn)，對(duì)用戶的數(shù)據(jù)、信息查詢、圖表的分析以及輸出報(bào)表等操作任務(wù)有效接收。

工程師的工作站是工程師進(jìn)行操作的平臺(tái)，工程師可以運(yùn)用這個(gè)操作平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的修改與維護(hù)。

二、監(jiān)控的終端站

SCADA系統(tǒng)的終端站可以有效完成對(duì)于本地?cái)?shù)據(jù)的控制、采集以及連鎖保護(hù)等，并且通過相關(guān)的通信網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)向調(diào)度中心進(jìn)行上傳，接收并執(zhí)行調(diào)度指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)本地監(jiān)測(cè)站運(yùn)行狀態(tài)管理與監(jiān)督的目的。一旦調(diào)度中心和監(jiān)測(cè)站發(fā)生通信中斷的現(xiàn)象，終端站可以對(duì)站內(nèi)進(jìn)行獨(dú)立的監(jiān)控，保障生產(chǎn)處于安全運(yùn)行狀態(tài)。確保終端站系統(tǒng)產(chǎn)生故障時(shí)也不會(huì)對(duì)整體的SCADA系統(tǒng)工作產(chǎn)生影響。

SCADA系統(tǒng)運(yùn)用RTU為數(shù)據(jù)的采集單元，RTU能夠與本地很多設(shè)備進(jìn)行連接，如PLC、流量計(jì)算機(jī)、流量計(jì)與色譜儀等。RTU主要采集現(xiàn)場(chǎng)儀表與流量計(jì)等設(shè)備上的數(shù)據(jù)，并且對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。采集的主要參數(shù)有：溫度、壓力、閥狀態(tài)及流量等。站控系統(tǒng)運(yùn)用DTU進(jìn)行監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的發(fā)送，SCADA系統(tǒng)的遠(yuǎn)程終端監(jiān)控站的GPRS通訊模塊運(yùn)用無(wú)線的DDN通信終端產(chǎn)品（DTU），可以提供持續(xù)在線、高速透明的專用通信網(wǎng)絡(luò)給用戶，DTU對(duì)一些如金融、交通、工業(yè)的監(jiān)控以及電力自動(dòng)化部門進(jìn)行應(yīng)用，運(yùn)用GPRS網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的透明傳輸，并根據(jù)各個(gè)應(yīng)用部門組網(wǎng)的相關(guān)需求，在網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)上構(gòu)建虛擬的數(shù)據(jù)專用網(wǎng)絡(luò)。尤其適用于對(duì)一些多點(diǎn)分散的中小數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸操作。運(yùn)用GPRS相關(guān)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)對(duì)調(diào)度中心的處理軟件進(jìn)行解析與計(jì)算之后展現(xiàn)給相關(guān)調(diào)度人員。另外，針對(duì)一些特殊用戶的要求，監(jiān)控的終端還設(shè)立了防雷與UPS電源等，使得SCADA系統(tǒng)在斷電或者天氣惡劣時(shí)也可以正常運(yùn)行。

三、通訊系統(tǒng)

調(diào)度中心與站點(diǎn)運(yùn)用GPRS通信平臺(tái)達(dá)到數(shù)據(jù)交換的目的，GRPS通信有“持續(xù)在線及按流量進(jìn)行計(jì)費(fèi)”等特點(diǎn)，對(duì)SCADA的實(shí)時(shí)性需要進(jìn)行了有效滿足，擁有很高的性價(jià)比。GPRS的無(wú)線通信摒棄了傳統(tǒng)無(wú)線電臺(tái)投入費(fèi)用高、容易受到氣候、人為及周邊建筑干擾等因素，以及無(wú)法多點(diǎn)同時(shí)通信的弊端，因而被廣泛地應(yīng)用在SCADA系統(tǒng)當(dāng)中。調(diào)度中心GPRS的通信處理軟件可以實(shí)現(xiàn)通信平臺(tái)管理通信與集中數(shù)據(jù)。GPRS的無(wú)線DDN網(wǎng)絡(luò)是以移動(dòng)的GSM/GPRSO 為網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，運(yùn)用SMS、GPRS等不同方式，通過DTU的終端，為用戶提供無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸相關(guān)業(yè)務(wù)。遠(yuǎn)程的終端站運(yùn)用DTU來(lái)選擇APN與CMNET等兩個(gè)接入點(diǎn)，CMNET大多數(shù)都是運(yùn)用在公眾用戶的網(wǎng)絡(luò)接入上；APN一般是相關(guān)行業(yè)的用戶進(jìn)行使用。并且APN用戶一般在一個(gè)組內(nèi)，要設(shè)計(jì)相應(yīng)的用戶名與密碼，因而擁有更高的安全性。調(diào)度中心接入方式有很多種，結(jié)合GPRS網(wǎng)絡(luò)承載特點(diǎn)與其應(yīng)用的要求做組網(wǎng)操作。其組網(wǎng)的形式一般由業(yè)務(wù)量、可靠性、時(shí)長(zhǎng)及數(shù)據(jù)保密性、網(wǎng)絡(luò)是否穩(wěn)定等決定。SCADA的系統(tǒng)其調(diào)度中心一般會(huì)運(yùn)用專線的方式進(jìn)行接入。企業(yè)運(yùn)用專線接入到中國(guó)移動(dòng)路由器，由其為用戶設(shè)定一個(gè)公用或者移動(dòng)的專屬IP。這種形式的網(wǎng)絡(luò)具有安全可靠、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，并且傳輸?shù)难舆t較小。監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)運(yùn)用終端站DTU進(jìn)行發(fā)送，通過GPRS的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)對(duì)調(diào)度中心的通信軟件進(jìn)行有效處理，展現(xiàn)給數(shù)據(jù)庫(kù)與工作站的相關(guān)生產(chǎn)調(diào)度人員。

參考文獻(xiàn)

[1]張鐵軍.城市燃?xì)夤芫W(wǎng)SCADA系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].石油化工自動(dòng)化，2010，48（02）：45～48.

[2]王長(zhǎng)富.淺談城市燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)SCADA系統(tǒng)的建立[J].上海煤氣，2012（06）：25～27.